(57)【要約】【課題】  隣接する端子間の絶縁性、相対する端子間の電気接続信頼性、接着強度、外観の美しさに優れた回路端子の接続構造及び接続方法を提供する。【解決手段】  第一の接続端子５を有する第一の回路部材１と、第二の接続端子６を有する第二の回路部材２とが、第一の接続端子５と第二の接続端子６とが対向するように配置されており、前記相対する第一の接続端子５と第二の接続端子６の間に導電粒子１０を含む異方導電性接着剤８が介在されており、該異方導電性接着剤８により前記相対する第一の接続端子５と第二の接続端子６が電気的に接続されている回路端子の接続構造おいて、前記接続端子５，６の少なくとも一方の表面が導電粒子１０の捕捉が可能な窪み７を有する。【選択図】      図１
2006245140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の接続端子を有する第一の回路部材と、第二の接続端子を有する第二の回路部材とが、第一の接続端子と第二の接続端子とが対向するように配置されており、前記相対する第一の接続端子と第二の接続端子の間に導電粒子を含む異方導電性接着剤が介在されており、該異方導電性接着剤により前記相対する第一の接続端子と第二の接続端子が電気的に接続されている回路端子の接続構造おいて、
前記接続端子の少なくとも一方の表面が導電粒子の捕捉が可能な窪みを有することを特徴とする回路端子の接続構造。
【請求項２】
上記窪みについて、接続端子の凹凸表面の輪郭曲線要素の平均長さＲsm（JIS B 0601-2001準拠）と導電粒子の平均粒径ｒとが０．０１≦Ｒsm／ｒ≦１０の関係にある請求項１記載の回路端子の接続構造。
【請求項３】
上記窪みについて、接続端子の凹凸表面の最大高さＲz（JIS B 0601-2001準拠）と導電粒子の平均粒径ｒとが０．００１≦Ｒz／ｒ≦１０の関係にある請求項１又は請求項２のいずれかに記載の回路端子の接続構造。
【請求項４】
第一の接続端子を有する第一の回路部材と、第二の接続端子を有する第二の回路部材とを、第一の接続端子と第二の接続端子とが対向するように配置し、前記相対する第一の接続端子と第二の接続端子の間に導電粒子を含む異方導電性接着剤を介在させ、加熱加圧して前記相対する第一の接続端子と第二の接続端子を電気的に接続させる回路端子の接続方法において、
前記接続端子の少なくとも一方の表面が導電粒子の捕捉が可能な窪みを有しており、導電粒子を含む異方導電性接着剤からなる層を表面に上記窪みを有する一方の接続端子に形成した後、もう一方の接続端子を位置合わせし加熱、加圧して接続することを特徴とする回路端子の接続方法。
【請求項５】
上記窪みについて、接続端子の凹凸表面の輪郭曲線要素の平均長さＲsm（JIS B 0601-2001準拠）と導電粒子の平均粒径ｒとが０．０１≦Ｒsm／ｒ≦１０の関係にある請求項４記載の回路端子の接続方法。
【請求項６】
上記窪みについて、接続端子の凹凸表面の最大高さＲz（JIS B 0601-2001準拠）と導電粒子の平均粒径ｒとが０．００１≦Ｒz／ｒ≦１０の関係にある請求項４又は請求項５のいずれかに記載の回路端子の接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電粒子を含む異方導電性接着剤を用いた回路端子の接続構造及び接続方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、基板と基板の回路接続や基板回路と半導体チップとの電気的接続などを行う場合には、特許文献１に示されるように、第一の接続端子５を有する第一の回路部材１と、第二の接続端子６を有する第二の回路部材２とを、第一の接続端子５と第二の接続端子６とが対向するように配置し、前記相対する第一の接続端子５と第二の接続端子６の間に導電粒子１０を含む異方導電性接着剤８を介在させ、加熱加圧して前記相対する第一の接続端子５と第二の接続端子６を電気的に接続させることが行なわれている。
【特許文献１】特開２００４−１２８４６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記特許文献１に開示された第一の回路部材１及び第二の回路部材２はともに接続端子５，６の表面が平滑であるため（図６参照）、導電粒子１０を含む異方導電性接着剤８からなる層を第一の接続端子５又は第二の接続端子６に形成するとき、あるいは第一の回路部材１及び第二の回路部材２に圧力を加えて相対する第一の接続端子５と第二の接続端子６を接続するときに、相対する第一の接続端子５と第二の接続端子６の間から導電粒子１０が絶縁性接着剤９と共に流出する。その結果、隣接する第一の接続端子５どうしの間又は隣接する第二の接続端子６どうしの間に導電粒子１０が多く集まるので（図７参照）、これら隣接する接続端子間でショートするおそれがある。そして回路の高密度化に伴ってこの問題はさらに深刻化する。
【０００４】
また、第一の回路部材１及び第二の回路部材２はともに接続端子５，６の表面が平滑であるため（図６参照）、接続端子５，６の表面と異方導電性接着剤８の導電粒子１０との接触面積が小さい。その結果、対向配置した第一の接続端子５と第二の接続端子６の間の電気接続信頼性に劣る。
【０００５】
また、第一の回路部材１及び第二の回路部材２はともに接続端子５，６の表面が平滑であるため（図６参照）、接続端子５，６の表面と異方導電性接着剤８の絶縁性接着剤９との接触面積が小さい。その結果、異方導電性接着剤８が十分な接着強度を得ることが難しい。
【０００６】
また、第一の回路部材１及び第二の回路部材２はともに接続端子５，６の表面が平滑であるため（図６参照）、導電粒子１０を含む異方導電性接着剤８からなる層を接続端子５，６上に形成すると、導電粒子１０の有無により異方導電性接着剤８からなる層の表面に凹凸が生じる。その結果、第一の回路部材１及び第二の回路部材２の少なくとも一方の絶縁性基材が変形しやすい材料の場合に回路端子を接続すると、この変形しやすい絶縁性基材の接続面とは反対の面において平滑性が低下し、外観の美しさを損ねてしまう（図８参照）。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、上記の問題点を解決し、隣接する端子間の絶縁性、相対する端子間の電気接続信頼性、接着強度、外観の美しさに優れた回路端子の接続構造及び接続方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、第一の接続端子を有する第一の回路部材と、第二の接続端子を有する第二の回路部材とが、第一の接続端子と第二の接続端子とが対向するように配置されており、前記相対する第一の接続端子と第二の接続端子の間に導電粒子を含む異方導電性接着剤が介在されており、該異方導電性接着剤により前記相対する第一の接続端子と第二の接続端子が電気的に接続されている回路端子の接続構造おいて、前記接続端子の少なくとも一方の表面が導電粒子の捕捉が可能な窪みを有するように構成した。
【０００９】
また、本発明は、第一の接続端子を有する第一の回路部材と、第二の接続端子を有する第二の回路部材とを、第一の接続端子と第二の接続端子とが対向するように配置し、前記相対する第一の接続端子と第二の接続端子の間に導電粒子を含む異方導電性接着剤を介在させ、加熱加圧して前記相対する第一の接続端子と第二の接続端子を電気的に接続させる回路端子の接続方法において、前記接続端子の少なくとも一方の表面が導電粒子の捕捉が可能な窪みを有しており、導電粒子を含む異方導電性接着剤からなる層を表面に上記窪みを有する一方の接続端子に形成した後、もう一方の接続端子を位置合わせし加熱、加圧して接続するように構成した。
【００１０】
また、上記窪みについて、接続端子の凹凸表面の輪郭曲線要素の平均長さＲsm（JIS B 0601-2001準拠）と導電粒子の平均粒径ｒとが０．０１≦Ｒsm／ｒ≦１０の関係にあるように構成した。
【００１１】
また、上記窪みについて、接続端子の凹凸表面の最大高さＲz（JIS B 0601-2001準拠）と導電粒子の平均粒径ｒとが０．００１≦Ｒz／ｒ≦１０の関係にあるように構成した。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の回路端子の接続構造及び接続方法は、前記した構成からなるので、次の効果が奏される。
【００１３】
すなわち、本発明は、相対する接続端子の少なくとも一方の表面が導電粒子の捕捉が可能な窪みを有するため、導電粒子を含む異方導電性接着剤からなる層を第一の接続端子又は第二の接続端子に形成するとき、あるいは第一の回路部材及び第二の回路部材に圧力を加えて相対する第一の接続端子と第二の接続端子を接続するときに、相対する接続端子間から導電粒子が絶縁性接着剤と共に流出するのを抑制できる。したがって、本発明は、隣接する接続端子間の絶縁性が向上する。
【００１４】
また、本発明は、接続端子の少なくとも一方の表面が導電粒子の捕捉が可能な窪みを有するため、接続端子の表面と異方導電性接着剤の導電粒子との接触面積が増加する。したがって、本発明は、相対する接続端子間の電気接続信頼性が向上する。
【００１５】
また、本発明は、接続端子の少なくとも一方の表面が導電粒子の捕捉が可能な窪みを有するため、接続端子の表面と異方導電性接着剤の絶縁性接着剤との接触面積も増加する。したがって、本発明は、異方導電性接着剤の接着強度が向上する。
【００１６】
また、本発明は、接続端子の少なくとも一方の表面が導電粒子の捕捉が可能な窪みを有するため、導電粒子を含む異方導電性接着剤からなる層を接続端子上に形成しても、導電粒子１０の有無により異方導電性接着剤からなる層の表面に生ずる凹凸差が小さくて済む。したがって、本発明は、第一の回路部材及び第二の回路部材の少なくとも一方の絶縁性基材が変形しやすい材料の場合に回路端子を接続しても、この変形しやすい絶縁性基材の接続面とは反対の面における平滑性が向上し、美しい外観が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、図を参照しながら本発明の実施形態に係る回路端子の接続構造及び接続方法について詳細に説明する。
【００１８】
上記第一の回路部材１及び上記第二の回路部材２としては、半導体チップ、抵抗体チップ、コンデンサチップ等のチップ部品、タッチパネル、プリント基板、フレキシブルプリント基板等の回路基板、LCDパネル、PDPパネル、ELパネル等の画像表示基板、テープキャリアパッケージ、COF等の回路部品等が用いられる。
【００１９】
上記第一の回路部材１及び上記第二の回路部材２は絶縁性基材３，４に接続端子５，６が多数又は単数設けられており、前記回路部材の少なくとも１組がそれらの回路部材に設けられた接続端子の少なくとも一部を対向配置し、相対する接続端子５，６間に導電粒子１０を含む異方導電性接着剤８を介在させ、加熱加圧して相対する接続端子５，６間を電気的に接続する。
【００２０】
上記絶縁性基材３，４としては、半導体チップ類のシリコーンやガリウム・ヒ素等や、ガラス、セラミックス、ガラス・エポキシ複合体、プラスチック等であり、これに対向する絶縁性基材も同様な材質からなる。
【００２１】
上記接続端子５，６については、次ぎ（１）〜（３）のようにして形成する。（１）金、銀、銅、ニッケル、パラジウム等の金属粉末、及びファーネスブラック、チャンネルブラック、グラファイト等のカーボン粉末等からなる導電粉末、ガラス、セラミック、プラスチックの非導電性粒子に金、銀、白金等の貴金属類を被覆した導電粉末を導電性付与剤とし、これと有機高分子バインダーとからなる導電性ペーストをスクリーン印刷することができる。（２）また、銅箔等を貼着した後でエッチングによりパターン形成し、これに適宜ニッケル、金、ハンダ、錫等のメッキを施すことにより形成することができる。（３）また、ＩＴＯ等の透明導電膜を真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の方法で形成した後エッチングによりパターン形成することもできる。
【００２２】
本発明の回路端子の接続構造は、上記相対する接続端子５，６の少なくとも一方の表面が導電粒子１０の捕捉が可能な窪み７を有することを特徴とする（図４，図５参照）。また、本発明の回路端子の接続方法は、相対向する接続端子５，６の少なくとも一方の表面が導電粒子１０の捕捉が可能な窪み７を有しており、導電粒子１０を含む異方導電性接着剤８からなる層を表面に上記窪み７を有する一方の接続端子に形成した後（図１参照）、もう一方の接続端子を位置合わせし加熱、加圧して接続する（図４，図５参照）ことを特徴とする。
【００２３】
相対向する接続端子５，６の少なくとも一方の表面に導電粒子１０の捕捉が可能な窪み７を形成する（図２、図３参照）には、次ぎの（１）〜（３）のようなものがある。（１）導電性ペーストをスクリーン印刷する際に２層構成とし、下になる層の露出表面が点在するように、例えば格子状、ドット状、ストライプ状のパターンで構成するように上になる層を形成する。（２）また、銅箔等やＩＴＯ等の透明導電膜を前記方法にて全面形成した後に、あるいはさらにエッチングによりパターン化した後に、その表面をエッチング、ブラスト、型押しすることにより窪み７を形成することもできる。（３）また、窪みを設けたい箇所にレジスト層を形成しておき、印刷、メッキ、真空蒸着、ＣＶＤ、スパッタリングの後にレジスト層を除去することにより、窪み７を形成することもできる。
【００２４】
導電粒子１０の捕捉が可能な窪み７は、接続端子５，６の凹凸表面の輪郭曲線要素の平均長さＲsm（JIS B 0601-2001準拠）と導電粒子１０の平均粒径ｒとが０．０１≦Ｒsm／ｒ≦１０の関係にあることが好ましい。導電粒子１０の平均粒径ｒに対して続端子５，６の凹凸表面の輪郭曲線要素の平均長さＲsmが大きすぎても又小さすぎても、窪み７は導電粒子１０の捕捉が難しくなる。より好ましくは０．５≦Ｒsm／ｒ≦５となる範囲である。
【００２５】
また、導電粒子１０の捕捉が可能な窪み７は、接続端子５，６の凹凸表面の最大高さＲz（JIS B 0601-2001準拠）と導電粒子１０の平均粒径ｒとが０．００１≦Ｒz／ｒ≦１０の関係にあることが好ましい。導電粒子１０の平均粒径ｒに対して接続端子５，６の凹凸表面の最大高さＲzが大きすぎても又小さすぎても、窪み７は導電粒子１０の捕捉が難しくなる。より好ましくは０．１≦Ｒz／ｒ≦５となる範囲である。
【００２６】
上記異方導電性接着剤８は、相対する接続端子５，６を電気的に接続、固定化するものであり、相対する接続端子５，６を固定するための絶縁性接着剤（バインダー）９とこのバインダー中に均一に分散された導電粒子１０から構成されている。バインダー成分としては、接着力はもちろん、隣接する接続端子と導通しない絶縁性を保持し、各信頼性を有する材料を用いる。仕様により合成ゴム、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などあらゆる樹脂がバインダーとして可能である。
【００２７】
なお、上記異方導電性接着剤８は、接続時に溶融流動し、相対する接続端子５，６間の接続を得た後、硬化して接続を保持するものであり、異方導電性接着剤８の流動性は重要な因子である。一般的に、厚み０．７ｍｍ、１５ｍｍ×１５ｍｍのガラスを用いて、厚み２０μｍ、５ｍｍ×５ｍｍの異方導電性接着剤８をこのガラスにはさみ、１３５℃、３ＭＰａで１５秒の加熱加圧を行った場合、初期の１ｍｍ×１ｍｍの範囲の粒子数（Ａ）と加熱加圧後の１ｍｍ×１ｍｍの範囲の粒子数（Ｂ）を用いて表される流動性（Ｂ）／（Ａ）の値は０．３〜１．０であるものが用いられる。より好ましくは０．５〜１．０である。０．３未満では流動性が良すぎるため、良好な接続が得らない場合があり、１．０を超える場合は、気泡が発生しやくす信頼性に劣る場合がある。
【００２８】
上記異方導電性接着剤８の導電粒子１０としては、公知の導電粒子が使用される。（１）具体的には、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、はんだ等の金属粒子やカーボン、またはガラス、セラミック、プラスチックの非導電性粒子にＡｕ、Ａｇ、白金等の貴金属類を被覆した粒子が使用される。金属粒子の場合には表面の酸化を抑えるため、貴金属類で被覆したものが好ましい。貴金属類の被覆層の厚みは、１００Å以上、好ましくは３００Å以上であれば、良好な接続が得られる。また導電粒子１０表面の全部または一部を有機系高分子材料で被覆して得られる粒子を用いても良い。（２）導電粒子１０の粒径は、１nm〜５００μmとするのが好ましい。粒径が５００μmを超えると配線ピッチが大きくなるので、異方導電性接着剤８の配線領域に全面的に設けるというメリットがなくなるおそれがあり、粒径が１nmに満たないと接続した対向する電極間での導通が得られなうなるおそれがある。
【００２９】
上記異方導電性接着剤８は絶縁性接着剤９中に導電粒子１０が常法にしたがって分散混合することにより調製されるが、配合量は絶縁性接着剤１００部（体積）に対して０．１〜３０部（体積）の範囲で用途により使い分けられる。過剰な導電粒子１０による隣接する端子間の短絡を避けるためには０．１〜１０部（体積）とするのがより好ましいとされる。
【実施例】
【００３０】
タッチパネルおよびフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）について、接続端子を銀ペーストを用い表面に窪み（輪郭曲線要素の平均長さＲsmが１２２μm、最大高さＲz２０μm）を有するようにシルクスクリーン印刷にてそれぞれ形成した。この際、印刷層は２層構成とし、下になる層の露出表面が点在するように、上になる層を格子状パターンに形成した。このタッチパネルのＰＥＴ基材上の接続端子とＦＰＣのポリイミド基材上の接続端子ととが対向するように配置させ、前記相対する接続端子間に下記配合の異方導電性接着剤（クロロプレンゴム２０wt%、ポリエステル樹脂５wt%、アルキルフェノール樹脂１０wt%、樹脂にニッケルメッキした上に金メッキした平均粒径３０μmの導電粒子３wt%、有機溶剤６２wt%）を介在させ、１３５℃、３ＭＰａで１５秒の加熱加圧を行なって前記相対するタッチパネルの接続端子とＦＰＣの接続端子を電気的に接続させた。
【００３１】
（評価）
比較例として、タッチパネルの接続端子およびＦＰＣの接続端子の接続端子として表面に窪みを有さないもの形成し、実施例と同様に両接続端子を電気的に接続させた。実施例及び比較例について、（１）隣接する端子間の絶縁性，（２）相対する端子間の電気接続信頼性、（３）接着強度（JIS K6854-1:1999に準拠），（４）美観の４点を評価したところ、表１を示す結果となった。なお、（２）の電気接続信頼性は、−４０℃、３０分と８５℃、３０分をセットとし、これを１００サイクル繰り返す環境試験を経た後の抵抗値の変化（試験前の抵抗値／試験後の抵抗値）を調べたものであり、また（３）の接着強度試験の引き剥がし幅は２５mmである。また、（４）の美観は図８に示すような平滑性の低下を観察者の目視により○：良い、△：やや悪い、×：悪いで判断したものである。
【００３２】
【表１】
2006245140.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る回路端子の接続工程の一実施例を示す断面図である。
【図２】本発明に係る回路端子の接続工程の一実施例を示す断面図である。
【図３】本発明に係る回路端子による導電粒子の捕捉例を示す模式図である。
【図４】本発明に係る回路端子の接続構造の一実施例を示す断面図である。
【図５】本発明に係る回路端子の接続構造の一実施例を示す断面図である。
【図６】従来技術に係る回路端子の接続工程の一実施例を示す断面図である。
【図７】従来技術に係る回路端子の接続構造の一実施例を示す断面図である。
【図８】従来技術に係る回路端子の接続構造の一実施例を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１，２  回路部材
３，４  絶縁性基材
５，６  接続端子
７  窪み
８  異方性導電性接着剤
９  絶縁性接着剤
１０  導電粒子
【図１】
2006245140.tif 000004
【図２】
2006245140.tif 000005
【図３】
2006245140.tif 000006
【図４】
2006245140.tif 000007
【図５】
2006245140.tif 000008
【図６】
2006245140.tif 000009
【図７】
2006245140.tif 000010
【図８】
2006245140.tif 000011